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Infrarot-Fernbedienungssystem für ein elektrisches Gerät,
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insbesondere einen Fernsehempfänger Es ist bekannt, Geräte der Unterhaltungselektronik
wie Rundfunkempfänger, Fernsehempfänger und Videorecorder über ein drahtloses Infrarot-Fernbedienungssystem
hinsichtlich ihrer verschiedenen Funktionen wie Lautstärke, Helligkeit, Kanalwahl
und Bandsteuerfunktionen fernzubedienen. Bei derartigen Systemen wird in der Fernbedieneinheit
ein digitales Steuersignal erzeugt, bei dem z.B. der zu sendende Befehl durch die
Impulszahl, den Impulsabstand oder einen speziellen Impulscode bestimmt ist. Dieses
digitale Signal wird dabei einem Träger mit einer Frequenz von etwa 30-50 kHz aufmoduliert,
um eine Sicherheit gegen störende Einflüsse durch Fremdlichtquellen zu erzielen.
Die Modulation erfolgt vorzugsweise in der Weise, daß die Amplitude des Trägers
bei dem ersten logischen Wert des digitalen Signals den Wert null und bei dem zweiten
logischen Wert des digitalen Signals den Maximalwert aufweist. Dadurch wird die
Sendeleistung beträchtlich verringert, weil diese dann während des ersten logischen
Wertes und während z.B. 50% des zweiten logischen Wertes null ist. Das ist besonders
wichtig, weil Fernbedienungseinheiten im allgemeinen mit einer kleinen Batterie
arbeiten.
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Es hat sich gezeigt, daß in der Praxis insbesondere bei Anwesenheit
mehrerer und neuartiger elektrischer Verbraucher dennoch Störungen in Form von Fehlbedienungen
der Geräte auftraten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fernbedienungssystem
der beschriebenen Art hinsichtlich seiner Störsicherheit gegen Fehlauslösungen auch
bei Beeinflussung durch andere elektrische Verbraucher zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die Erfindung beruht auf folgenden Überlegungen und Erkenntnissen.
Elektrische Verbraucher enthalten in zunehmendem Maße für die Stromversorgung sogenannte
Schaltnetzteile.
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Derartige Schaltnetzteile werden nicht nur in Fernsehempfängern, sondern
neuerdings z.B. auch in Leuchtstofflampen verwendet. Diese Schaltnetzteile arbeiten
ebenfalls mit einer Betriebsfrequenz in der Größenordnung von 35 kHz. Mit dieser
Frequenz ist daher z.B. bei einer Leuchtstofflampe das ausgestrahlte Licht moduliert.
Durch die Übereinstimmung der Frequenzen des Fernbedienungssystems und der genannten
Verbraucher entstehen daher die Störungen und Fehlbetätigen der Fernbedienung. Es
hat sich gezeigt, daß bei Verwendung einer Trägerfrequenz von ca. 500 kHz in dem
Fernbedienungssystem derartige Störungen durch Schaltnetzteile nicht mehr auftreten,
weil dann der Frequenzabstand ausreichend groß ist. Die erfindungsgemäße Lösung
ist sowohl für geträgerte wie geblitzte Fernbedienungssignale geeignet. Bei geträgerten
Fernbedienungssignalen ist der Träger z.B. bei dem logischen Wert W ' jeweils mit
voller Amplitude vorhanden und bei dem logischen Wert "O" gleich null. Bei geblitzten
Fernbedienungssignalen wird jeweils nur der Beginn einer der beiden logischen Werte,
z.B. "1" durch einen kurzen Impuls markiert, wobei während der Dauer dieses logischen
Wertes und während des anderen logischen Wertes "O' kein Signal gesendet wird.
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Bei einer Ausführungsform gemäß Anspruch 4 wird ein mit dem digitalen
Fernbedienungssignal modulierter Träger von ca.
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35 kHz einem weiteren Träger mit etwa 500 kHz aufmoduliert, also eine
Doppelmodulation verwendet. Diese Lösung hat den Vorteil, daß sie mit bisherigen
Fernbedienungssystemen kompatibel ist und bisher benötigte Bausteine wie z.B. integrierte
Schaltungen
verwendet werden können.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß den Ansprüchen
5-7 wird die Kapazität der als Infrarot-Empfänger dienenden Fotodiode kompensiert.
Dieses kann mit einer kapazitiven Rückkopplung des durch die Fotodiode erzeugten
Signals auf die Anode der Fotodiode erfolgen. Durch diese Kompensation der Kapazität
kann die Amplitude des in der Fotodiode gewonnenen Signals beträchtlich erhöht werden,
weil diese bei der hohen Frequenz von 500 kHz durch die Kapazität der Fotodiode
an sich verringert wird.
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
erläutert. Darin zeigen Figur 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Fernbedienungssystems,
Figur 2 Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Figur 1 und
Figur 3 eine Schaltung zur Kompensation der Kapazität der Fotodiode. Dabei zeigen
die kleinen Buchstaben in Figur 1,2, an welchen Punkten in Figur 1 die Signale gemäß
Figur 2 stehen.
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Gemäß Figur 1,2 steht an der Klemme b das Signal gemäß Figur 2b aus
Impulsen mit einer Grundfrequenz von 35 kHz. Diese Impulse sind mit dem digitalen
Fernbedienungssignal moduliert, derart, daß bei dem logischen Wert "1" das Signal
die dargestellte Amplitude und bei dem logischen Wert tO" des digitalen Signals
die Amplitude null hat. Da nur zwei Impulse dargestellt sind, ist diese Modulation
in Figur 2b nicht erkennbar.
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Die Impulsfolge gemäß Figur 2b wird in dem Impulsformer 1 in die Impulsfolge
gemäß Figur 2c mit einem Tastverhältnis von 1:1 umgewandelt. Dieses Signal wird
dem Modulator 2 zugeführt.
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Der Modulator 2 bekommt von der Klemme a einen Träger mit einer Frequenz
von 485 kHz gemäß Figur 2a, der durch das Signal gemäß Figur 2c in der Amplitude
moduliert wird. Bei dem
Wert '1" des Signals gemäß Figur 2c hat
der Träger die volle Amplitude und bei dem Wert "0" die Amplitude null. Das Signal
gemäß Figur 2d wird der Infrarot-Sendediode 3 zugeführt und gelangt von dort über
den Infrarot-Lichtstrahl 4 auf die Empfangs-Fotodiode 5, die somit wieder ein Signal
gemäß Figur 2d liefert, abgesehen von der durch die Trägheit der Dioden bedingten
Verformung der Impulse. Dieses Signal gelangt auf die Stufe 6, die eine Gleichlicht-Kompensation
bewirkt. In dieser Stufe werden Einflüsse durch Gleichlicht wie z.B. Licht von der
Sonne und von Glühlampen kompensiert.
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Von dort gelangt das Signal auf die Stufe 7, die zur Kompensation
der Kapazität der Fotodiode 5 dient. Das Signal gelangt weiter über den auf 485
kHz abgestimmten selektiven Verstärker 8 und von dort auf den Demodulator 9. Der
Demodulator 9 erzeugt durch Amplitudendemodulation aus dem Signal gemäß Figur 2d
wieder das ursprüngliche Signal gemäß Figur 2c, das auf die Abtrennstufe 10 gelangt.
Die Stufe 10 dient als Amplitudenschwelle und unterdrückt Störsignale geringer Amplitude.
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Die Impulsfolgen gemäß Figur 2a und Figur 2b können z.B. in einem
integrierten Schaltkreis vom Typ U 327 erzeugt werden.
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Für den Demodulator 9 kann ein integrierter Schaltkreis vom Typ TBA
570 verwendet werden. Schaltungen für die beschriebene Modulation sind außerdem
beschrieben in dem TTL-Kochbuch von Texas Instruments, Deutschland GmbH, 1973, Seite
307-309.
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In Figur 3 liegt die Fotodiode 5 im Eingangskreis einer aktiven Schaltung
mit dem Transistor 11, dem Basisspannungsteiler 12,13, dem Kondensator 14, dem Transistor
15, den Arbeitswiderständen 16,17, dem Bisvorwiderstand 18, dem Transistor 19 und
dem Arbeitswiderstand 20. Die Diode 5 ist über die Widerstände 21,22 in den Emitterkreis
des Transistors 11 eingeschaltet. Diese Schaltung dient zunächst
zur
Unterdrückung der Gleichlichtkomponente und erfüllt somit die Funktion der Stufe
6. Diese Unterdrückung erfolgt durch die frequenzabhängige Eingangsbeschaltung des
Transistors 11 mit dem Kondensator 14. Niederfrequente Störlichtanteile bewirken
keine Änderung des Arbeitspunktes des Transistors 11, weil diese praktisch nicht
auf die Basis des Transistors 11 gelangen. Höhere Frequenzen indessen beeinflussen
über den Kondensator 14 die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 11 und damit den
Arbeitspunkt. Die Schaltung erfüllt außerdem die Funktion der Stufe 7 und bewirkt
eine Kompensation der störenden Kapazität 23 der Fotodiode 5. Zu diesem Zweck ist
die Ausgangsklemme 24, d.h. der Emitter des Transistors 19, über den Kondensator
25 mit der Anode der Fotodiode 5 verbunden. Über den Kondensator 25 wird der Wechselspannungsanteil
des an der Klemme 24 stehenden Signales auf die Anode der Fotodiode 5 zurückgeführt.
Die beiden Emitterfolgerstufen mit den Transistoren 11,19 sind wegen der notwendigen
Hochohmigkeit erforderlich. Der an der Kathode der Fotodiode 5 stehende Wechselspannungsanteil
wird über den Widerstand 21, den Transistor 15, dem Widerstand 18, den Transistor
19 und den Kondensator 25 mit gleicher Phase und gleichem Betrag auf die Anode der
Fotodiode 5 zurückgeführt. Dadurch wird erreicht, daß in erwünschter Weise an der
Fotodiode 5 kein Wechselspannungsanteil mehr liegt und somit die Kapazität 23 der
Fotodiode 5 keine Wirkung mehr hat, also kompensiert ist. Mit dieser Kompensation
der Kapazität 23 kann die Amplitude des Signals an der Klemme 24 um etwa 10 dB erhöht
werden.
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Bei einem praktisch erprobten Ausführungsbeispiel hatten die Bauteile
in Figur 3 folgende Werte: Tris: Typ BC 239B R12 : 10 k0hm R13 : 100 k0hm C14 :
820 pF TR15: Typ BF 245
R16 : 1 k0hm R17 : 47 k0hm Ri8 : 100 Ohm
TR19: Typ BC 238B R20 : 1,8 kOhm R21 : 1 k0hm R22 : 1 kOhm C25 : O,1/uF Die Umwandlung
der Impulse gemäß Figur 2b in die Impulse gemäß Figur 2c mit einem Tastverhältnis
1:1 hat den Zweck, daß die Impuispakete gemäß Figur 2d ausreichend lang sind.